[发明专利]一种双轴同步激光切割机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种双轴同步激光切割机控制系统。

背景技术

激光切割机就是将激光束通过光纤照射到工件表面时释放的能量在氧气(或氮气)的帮助下使工件快速融化并蒸发，以达到切割和雕刻目的的自动化设备，具有精度高，切割快速，切口平滑等特点，再加上不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。

双轴同步激光切割机控制系统目前主要由控制器、电机和驱动器通过CNC功能实现切割，控制器接收到上位机命令，将命令转换成脉冲指令到驱动器，驱动器再根据指令控制电机。现有技术中，电机控制由脉冲的发送决定，X轴由单电机驱动，调高采用专门的调高器方案，且不同厂家调试驱动器时因不方便找到各类所需的调试线，无形中增加了调试难度。

现有技术CN 101693324 A公开了一种激光加工系统中的激光随动的控制方法及系统，该激光加工系统中包括伺服电机、激光器，在该激光加工系统中设置PLC，由该PLC对该伺服电机输出相应的脉冲控制信号和对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号以实现激光随动控制，还在该激光加工系统中设置编码器以检测该伺服电机的位置，并将该编码器的检测输出信号进行处理、变换成能够为该PLC中的计数器接受的脉冲信号，然后该PLC根据该计数器的值，在当前的扫描周期内及时对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号，从而实现激光随动的实时、闭环控制。通过上述内容可知，其采用的仍然是脉冲信号控制，由于电机运行的速度是由脉冲的发送来决定，因此其无法同时保证高精度和高速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双轴同步激光切割机控制系统，可实现更高精度更高速度的运动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双轴同步激光切割机控制系统，包括运动控制器、伺服驱动器和电机，所述运动控制器通过总线连接多个伺服驱动器和电机；所述运动控制器还通过通讯模块与用于控制激光器的功率和频率的PWM模块相连；所述运动控制器包括文件读取单元、参数获取单元和切割控制单元；所述文件读取单元用于读取切割程序文件；所述参数获取单元用于获取切割参数；所述切割控制单元用于根据切割程序文件和切割参数形成控制指令，并根据控制指令控制由伺服驱动器和电机驱动的激光器实现复杂形状的切割。

所述运动控制器包括两个以太网口，其中一个以太网口通过EtherCAT协议连接多个伺服驱动器和电机，另一个以太网口通过TCP/IP协议连接人机界面。

所述运动控制器还通过通讯模块连接有高度检测器；所述高度检测器检测到的高度值通过通讯模块传输至所述运动控制器，所述运动控制器根据检测到的高度值对激光器的高度进行调控。

所述PWM模块用于将运动控制器发送的控制指令转换成PWM调制脉冲。

所述伺服驱动器和电机采用一体式结构。

所述运动控制器集成第三方工具和路由器功能，通过运动控制器能够直接调试连接在运动控制器上的伺服驱动器的参数。

所述伺服驱动器和电机通过在每个循环周期内接收运动控制器的控制指令采用位置插补、循环位置和循环速度模式实现了带动激光器实现复杂图形的运动。

所述位置插补是指对激光器的X轴采用两个伺服驱动器进行控制，并通过对虚拟主轴进行跟随的方式保证两个伺服驱动器的轴位置同步。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、X轴采用双驱的方式达到位置同步，减少对机械的磨损，同时确保设备的运行。

2、电机的控制采用通讯的方式，突破了传统脉冲方式的最高脉冲频率对最高速度和最大精度的限制，在保证高精度的前提下同时实现高速度；控制器与电机之间采用EtherCAT通讯，一个控制周期可以控制在2ms以内，其布线更方便，维护成本更低，传输速度更快，精度更高。

3、运动控制器根据高度测量仪的模拟量反馈，实时测量计算Z轴的运动指令，运动指令通过EtherCAT通讯直接发送给激光器的Z轴驱动器，采用软件调高的方式，使整个控制过程更方便，响应速度更快，性价比更高；

4、控制器自带的功能块可以在速度变化和电机改变运动方向时做平滑处理，使运动更合理，实现更高的加速度，从而提高设备的效率。

5、运动控制器集成驱动器第三方工具和路由器功能，通过EtherCAT通讯线直接调试连接在控制器上的伺服驱动器的参数。